負載分析和運動分析
1 確定執行元件的形式
液壓機為立式布置,滑塊做上下直線往復運動,往返速度相同,故可以選缸筒固定的單桿雙作用活塞液壓缸(取缸的機械效率),作為執行元件驅動滑塊進行壓制作業。
2 進行負載分析和運動分析
根據已知參數對液壓缸各工況外負載進行計算,其計算結果如表 1-1所列。
表 1-1
工況 | 計算公式 | 外負載/N | 說明 | |
快速下降 | 啟動加速 | 500 | ① ②由于忽略滑塊導軌摩擦力,故快速下滑時為負載為0; ③壓制時壓頭上的工作負載可分為兩個階段:初壓階段,負載力緩慢地增加,約達到最大壓制力的5%,其行程為15mm;終壓階段,負載力急劇增加大最大壓制力,上升規律近似于線性,其行程為5mm; ④
⑤取啟動、制動時間 | |
等速 | — | 0 | ||
慢速加壓 | 初壓 | 100000 | ||
終壓 | 2000000 | |||
快速返回 | 啟動 | 20500 | ||
等速 | 20000 | |||
制動 | 19500 |
參照文獻[6],第六章6.4節板料折彎機液壓系統設計計算。取快速下降行程為180mm,快速上升行程為200mm。已知加壓速度為40-250mm/min,取加壓速度為4mm/s。
根據已知參數,各工況持續時間近似計算結果見表1-2。
表1-2
工況 | 計算式 | 時間/s | 說明 | |
快速下行 | 慢速加壓分兩個階段:初壓階段行程為15mm;終壓階段行程為5mm。 | |||
慢速 加壓 | 初壓 | |||
終壓 | ||||
快速回程 |
利用上述數據,并在負載和速度過渡段做粗略的線性處理后便得到如圖1-2所示的液壓機液壓缸負載循環圖和速度循環圖。
圖1-2
3 確定系統主要參數
參考同類型液壓機,預選液壓缸的工作壓力,將液壓缸的無桿腔作為主工作腔,考慮到液壓缸下行時用液壓方式平衡,則可算出液壓缸無桿腔的有效面積:
液壓缸內徑(活塞直徑):
跟據參考文獻[6],表9-7,按國標GB/T 2438—1993,將液壓缸內徑圓整為標準值,。
根據快速上升與快速下降的速度相等,采用液壓缸差動連接來實現,從而確定活塞桿直徑,由,得:
跟據參考文獻[6],表9-8,按國標GB/T 2438—1993,將活塞桿外徑圓整為標準值,取d=250mm,從而算得液壓缸有桿腔與無桿腔的實際有效面積為:
液壓缸在工作循環中各階段的壓力流量計算如表1-3所列。
表 1-3
工作階段 | 計算公式 | 負載F/N | 工作腔壓力p/Pa | 輸入流量q | ||
/ | ||||||
快速 下行 | 啟動 |
| 500 | 5400 | 5086.8 | 305.2 |
恒速 | 0 | 0 | — | — | ||
慢速 加壓 | 初壓 |
| 100000 | 406.9 | 24.4 | |
終壓 | 2000000 | 406.9→0 | 24.4→0 | |||
快速 回程 | 啟動 | 20500 | — | — | ||
恒速 | 20000 | 5086.8 | 305.2 | |||
制動 | 19500 | — |
工作循環中各階段的功率計算如表1-4。
表1-4
快速下降(啟動)階段 | |
快速下降(恒速)階段 | |
慢速加壓(初壓)階段 | |
慢速加壓(終壓)階段 | 當t=1.125時,功率最大,約為7947W。 |
快速回程(啟動)階段 | |
快速回程(恒速)階段 | |
快速回程(制動)階段 |